(57)【要約】  この鋼管杭は、掘削方向の前端が開口し、かつ、中空である鋼管杭であって、外径寸法が一定である定径部と、前記前端に向かって内形寸法及び外形寸法が漸次小さくなる先端部とを備え；前記先端部の外周面に、前記前端から後端に向かって一部または全体に延在し、かつ、前記先端部の半径方向外方に突出する突起が設けられている。
2012005197.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削方向の前端が開口し、かつ、中空である鋼管杭であって、
外径寸法が一定である定径部と、前記前端に向かって内形寸法及び外形寸法が漸次小さくなる先端部とを備え；
前記先端部の外周面に、前記前端から後端に向かって一部または全体に延在し、かつ、前記先端部の半径方向外方に突出する突起が設けられている；
ことを特徴とする鋼管杭。
【請求項２】
前記突起が、前記先端部の前記外周面の周方向に間隔をあけて複数設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の鋼管杭。
【請求項３】
前記突起の前記後端側が前記定径部及び前記先端部の回転方向の後方になるように、前記突起が傾斜している
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の鋼管杭。
【請求項４】
前記突起が前記先端部の中心軸線に対して周方向に傾斜して配置され、
前記中心軸線に直角な面と前記突起の延在方向の中心軸線とのなす角が、２０°〜７０°である
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の鋼管杭。
【請求項５】
前記突起が、前記定径部の外形寸法よりも、前記先端部の前記半径方向の内側に位置するように、前記突起の高さが規定されている
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の鋼管杭。
【請求項６】
前記前端の周方向に間隔をあけて掘削ビットが複数設けられている
ことを特徴とする請求項２に記載の鋼管杭。
【請求項７】
前記突起の下端が、前記掘削ビットの上面の直上に位置している
ことを特徴とする請求項６に記載の鋼管杭。
【請求項８】
前記掘削ビットが、前記定径部の外形寸法よりも、前記先端部の前記半径方向の内側に配置されている
ことを特徴とする請求項６に記載の鋼管杭。
【請求項９】
前記定径部の外形寸法に対する前記先端部の長さ方向の高さ寸法の比が、０．３〜５．５である
ことを特徴とする請求項１に記載の鋼管杭。
【請求項１０】
前記定径部の外径寸法に対する前記前端の外径寸法の比が、０．６０〜０．９５であることを特徴とする請求項１に記載の鋼管杭。
【請求項１１】
前記先端部に、前記前端から突出し前記掘削方向に向かって尖った尖り部が設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の鋼管杭。
【請求項１２】
請求項１に記載の鋼管杭を用いた鋼管杭の施工方法であって、
前記鋼管杭に回転力および押込み力を付与する回転圧入工法によって地盤に圧入する際に、前記突起により前記地盤をせん断破壊しながら前記鋼管杭を圧入する
ことを特徴とする鋼管杭の施工方法。
【請求項１３】
硬質地盤を含む地盤に前記鋼管杭を回転圧入する
ことを特徴とする請求項１２に記載の鋼管杭の施工方法。
【請求項１４】
施工途中において、地中で前記鋼管杭を回転させながら、あるいは回転を加えずに、または、それらを組合せながら上下動させることで、前記鋼管杭内の土の高さを下げる
ことを特徴とする請求項１２に記載の鋼管杭の施工方法。
【請求項１５】
前記鋼管杭の前記先端部を支持層内において最終的に打止める際に、前記鋼管杭を逆回転して、前記突起により前記先端部の外周面付近の土を下方に押し込む
ことを特徴とする請求項１２に記載の鋼管杭の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、港湾構造物あるいは橋梁の基礎や建物の基礎等、土木・建築分野においてに使用される鋼管杭及びその施工方法に関する。
本願は、２０１０年０７月０５日に、日本に出願された特願２０１０−１５３２９０号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
従来、摩擦杭として、杭の周面摩擦力を高めるために、杭の先端部の外周面をテーパー状外周面とすること、または杭全長の外周面をテーパー状外周面とし、杭の先端部のテーパー部から外径が一定の定径部の全長にわたり、鉄筋を螺旋状に巻き付けることが知られている（例えば、特許文献１参照）。このような摩擦杭には、杭の外周面の摩擦力が期待されている。
また、杭の長さ方向の中間部の外周面に、杭軸方向に間隔をおいて螺旋翼を複数設ける共に、杭の先端部のコーン部分に螺旋翼における翼ピッチ（推進ピッチ）と同じ間隔で、前記コーン部分に同じ推進ピッチで螺旋状に帯鋼を溶接等により固定することも知られている（例えば、特許文献２参照）。【０００３】
杭を地盤に貫入させる場合には、テーパー状の外周面部分の平面投影面積が大きいと、杭貫入完了後においては、杭の支持力を発揮する部分になる。その反面、杭施工時においては、特に一軸圧縮強度が３Ｎ／ｍｍ2を超えるような軟岩や中硬岩、硬岩といった岩盤の中間層を打ち抜く必要がある場合や、支持層が岩盤であり、そこに杭を貫入させる場合には、テーパー状の外周面部分が大きな貫入抵抗となる。【０００４】
場所打ち鉄筋コンクリート杭や既成コンクリート杭を埋設するために、先端側をテーパー状の外周面およびテーパー状の内周面としたケーシングを用いることも知られている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】日本国特開２００３−３４６５号公報
【特許文献２】日本国特開平８−２８４１６０号公報
【特許文献３】日本国特開２００５−２４８４３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
杭を回転圧入施工によって地中に貫入させる際、貫入深度が大きくなるに従い、管内閉塞土の抵抗が大きく発生するため、高い押込み力・回転力が必要となる。ここで、押込み力とは、杭を地中の貫入方向に押し下げるために加える力を指す。また、回転力は、杭を回すために加える力を指す。
杭を回転圧入する押込み力を確保するためには、反力が必要となり、反力を確保するためには、回転圧入施工機にカウンタウェイトを設置したり、アンカー等を設けたりすることが必要となる。これらの輸送費や作業費、材料費などが必要となり、杭の施工コストが増加することになる。また、押込み力を確保するためには、回転圧入施工機も大能力化・大型化することになるので、杭施工コストを一段と増加させることになる。
さらに、杭の推進力を獲得するために、杭に推進用の螺旋翼あるいは羽根などの治具を取付けると、加工費および取付け費用や材料費が掛かり、さらには、軟弱地盤の施工においては、逆に、螺旋翼あるいは羽根の間隔で、施工速度が制限されてしまうため、施工速度の低下に繋がる。
また、既成杭を支持層に貫入後、より高い支持力を獲得するために、既成杭の先端を確実に閉塞させる工法がある。この方法では、杭先端の土を完全に排除した後、コンクリートを打設したり、杭先端にセメントミルクを注入して根固め部を造成したりする必要がある。【０００７】
また、先端が開口し、その杭先端部に掘削ビットを設けたビット付き開端杭では、回転圧入施工時には開端杭の地中への貫入量に伴い、管内に土が流入し、堆積する。これにより、杭の先端部の閉塞度合が高まり、杭圧入時の抵抗の原因となる。前記の杭先端の閉塞は、管内に流入した砂や粘土や石といった地盤を構成する材料(土)と、杭内側の内周面との摩擦によって生じる。
特に、杭回転圧入施工時に問題となるのは、杭を地中の貫入方向に押し込む押込み力である。これは、杭回転圧入施工時においては、反力を、通常、錘や施工用の機械自体の自重で得るため、反力を大きくするためには、錘が多く必要になり不経済である。回転方向の力は、反力を反力獲得用の棒状の治具等で他の重機などに当てるなどして取ることができるため、問題になることは少ない。【０００８】
外径が一定の定径部に螺旋状に突起を設けた杭の場合には、杭を回転圧入して施工したときに、定径部の部分に設けた螺旋状の突起が、杭の外周面部分の周囲地盤を乱す。これにより、鋼管杭の周面と周囲地盤との杭周面摩擦抵抗が低減する可能性がある。そのため、支持杭に属する杭であっても、定径部の外周面側の地盤を極力乱さないようにすることにより、杭先端支持力と、定径部の周面摩擦抵抗との両方を期待することができる。【０００９】
また、杭軸方向の全長にテーパー状の外周面を有する杭の場合には、杭の製作コストが高くなると共に、杭施工装置も特殊になり、施工が煩雑になる。
また、施工杭におけるテーパー状の外周面の周方向に螺旋状に数周に亘って推進ピッチとなるように螺旋状突起を設けた場合には、杭回転圧入時におけるテーパー状の外周面付近の土の流れは、螺旋状突起にガイドされるように土は流れる。螺旋状突起により積極的に、土をせん断破壊するものではないため、テーパー外周面と土との付着を低減することが困難になる。
この場合には、テーパー状の外周面部分の平面投影面積が大きくなるほど、押し込み力が大きくなり、また、テーパー状の外周面部分に土が付着することによる抵抗も大きくなる。【００１０】
前記のような杭全長に亘ってテーパー状の外周面を設けたテーパー杭の欠点を解消する技術として、杭の先端部のみにテーパー状の外周面及びテーパー状の内周面を設けた鋼管杭とする発明が本出願人によって出願されている。
このように、鋼管杭の先端にテーパー状の外周面及びテーパー状の内周面を備えたテーパー状部分を設けることで、管内土と杭内周面との摩擦による抵抗を軽減する。これにより、管内に侵入した土砂と鋼管の内側との摩擦により発生する抵抗、いわゆる管内閉塞抵抗を低減することができる。また、テーパー状部分により、杭底面の投影面積が増加し、地盤に対して抵抗するため、容易に高い支持力を得ることができる。特に地盤の拘束圧の高い深い支持層や硬い岩盤層では，テーパー状部分の底面投影面積の部分で高い圧縮荷重を負担できる。また、先端が開口している通常のストレートな鋼管杭よりも高い支持力を発揮することができる。
ただし、先端テーパー状部分を有する鋼管杭では、その先端テーパー状部分は、杭施工時には、前記の先端テーパー状部分が地盤と直接角度をもって接触するため、テーパー状部分に高い荷重が発生する。高い荷重が発生したまま先端テーパー状部突起付きの鋼管杭を回転することで、先端テーパー状部分の鋼材の板厚が摩耗により減少したり、変形を生じたりする恐れがある。また、先端テーパー状部分の荷重は、大きな抵抗が生じるため、施工機械の能力をさらに小さくして施工可能とするためには、さらに抵抗の低減が望まれる。
回転圧入施工により杭を施工する場合には、杭を地中の貫入方向に押し込む押込み力を小さくすることができると、杭一本当たりの施工コストの低減を図ることができる。したがって、多数本の杭が地盤に回転圧入されるため、トータルの施工コストを格段に低減する上で、杭一本当たりの施工コストを低減させることが重要になる。
本発明は、杭の押し込み力を低減することが可能な鋼管杭およびその施工方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記課題を解決して係る目的を達成するために以下の手段を採用した。
すなわち、
（１）本発明の一態様に係る鋼管杭は、掘削方向の前端が開口し、かつ、中空である鋼管杭であって、外径寸法が一定である定径部と、前記前端に向かって内形寸法及び外形寸法が漸次小さくなる先端部とを備え；前記先端部の外周面に、前記前端から後端に向かって一部または全体に延在し、かつ、前記先端部の半径方向外方に突出する突起が設けられている。【００１２】
（２）上記（１）に記載の鋼管杭は、前記突起が、前記先端部の前記外周面の周方向に間隔をあけて複数設けられていることが好ましい。
（３）上記（１）または（２）に記載の鋼管杭では、前記突起の前記後端側が前記定径部及び前記先端部の回転方向の後方になるように、前記突起が傾斜していることが好ましい。
（４）上記（１）または（２）に記載の鋼管杭では、前記突起が前記先端部の中心軸線に対して周方向に傾斜して配置され、前記中心軸線に直角な面と前記突起の延在方向の中心軸線とのなす角が、２０°〜７０°であることが好ましい。
（５）上記（１）または（２）に記載の鋼管杭では、前記突起が、前記定径部の外形寸法よりも、前記先端部の前記半径方向の内側に位置するように、前記突起の高さが規定されていることが好ましい。【００１３】
（６）上記（２）に記載の鋼管杭では、前記前端の周方向に間隔をあけて掘削ビットが複数設けられていることが好ましい。
（７）上記（６）に記載の鋼管杭では、前記突起の下端が、前記掘削ビットの上面の直上に位置していることが好ましい。
（８）上記（６）に記載の鋼管杭では、前記掘削ビットが、前記定径部の外形寸法よりも、前記先端部の前記半径方向の内側に配置されていることが好ましい。
（９）上記（１）に記載の鋼管杭では、前記定径部の外形寸法に対する前記先端部の長さ方向の高さ寸法の比が、０．３〜５．５であることが好ましい。
（１０）上記（１）に記載の鋼管杭では、前記定径部の外径寸法に対する前記前端の外径寸法の比が、０．６０〜０．９５であることが好ましい。
（１１）上記（１）に記載の鋼管杭では、前記先端部に、前記前端から突出し前記掘削方向に向かって尖った尖り部が設けられていることが好ましい。【００１４】
（１２）上記（１）に記載の鋼管杭を用いた鋼管杭の施工方法であって、前記鋼管杭に回転力および押込み力を付与する回転圧入工法によって地盤に圧入する際に、前記突起により前記地盤をせん断破壊しながら前記鋼管杭を圧入することが好ましい。
（１３）上記（１２）に記載の鋼管杭の施工方法では、硬質地盤を含む地盤に前記鋼管杭を回転圧入することが好ましい。
（１４）上記（１２）に記載の鋼管杭の施工方法では、施工途中において、地中で前記鋼管杭を回転させながら、あるいは回転を加えずに、または、それらを組合せながら上下動させることで、前記鋼管杭内の土の高さを下げることが好ましい。
（１５）上記（１２）に記載の鋼管杭の施工方法では、前記鋼管杭の前記先端部を支持層内において最終的に打止める際に、前記鋼管杭を逆回転して、前記突起により前記先端部の外周面付近の土を下方に押し込むことが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
まず、鋼管杭には、その前端が閉塞している閉端杭と、前端が開口している開端杭とがあり、本発明は、前端が開口している開端杭に属する。
また、鋼管杭には、支持層まで打ち込まないで周面摩擦力を主に発揮させて支持力を期待する摩擦杭と、支持層に打ち込んで先端部での支持力を主に発揮させて支持力を期待する支持杭とがあり、本発明は、鋼管杭を支持層に打ち込んで先端部での支持力を発揮させて支持力を期待する支持杭に属する。【００１６】
上記（１）に記載の鋼管杭によれば、内形寸法及び外形寸法が漸次小さくなるテーパー状の先端部に、単に、突起を設けるだけの簡単な構成で、突起により杭を地中に施工する時において、先端部の摩耗及び変形を抑制することができる。
また、鋼管杭の施工時における施工荷重を低減することが可能になり、施工機械の能力を抑えることができる。場合によっては、施工機械の小型化が可能になる施工コストの安価な鋼管杭とすることができる等の効果が得られる。
また、先端部がテーパー状であるため、本鋼管杭は、内周面の摩擦による抵抗を軽減して施工性の向上を図ることができる。また、テーパー状の先端部により、杭の底面の投影面積が増加し、地盤に対して抵抗するため、容易に高い支持力を得ることができる。また、拘束圧が高い、支持層が深い、あるいは、岩盤層が硬いなどの地盤では、テーパー状の先端部（底面投影面積の部分）で高い圧縮荷重を負担できるため、通常のストレートな開口を有する鋼管杭（定径部のみを有する鋼管杭）よりも高い支持力を発揮することができる。
通常、打ち込み杭などで、杭の前端での支持力を発揮させるために、杭の前端を閉塞させる必要がある。例えば、先端が開口している打ち込み杭の場合、杭先端を閉塞させるためには、支持層に杭を一定以上貫入させる必要がある。しかしながら、本鋼管杭は、テーパー状の先端部を有しているので、杭の前端の支持力を高めることができる。この結果、杭の前端での支持力の発現のために杭の前端面を閉塞させる必要はなく、小さい貫入量でも、支持力の獲得が可能であり、また施工時間の短縮などが可能である等の効果が得られる。【００１７】
上記（２）に記載の鋼管杭によれば、前記突起が、先端部の周方向に間隔をおいて複数設けられているので、間隔をおいて設けられた突起により、テーパー状の先端部の摩耗及び変形の一層の抑制を図ることができる等の効果が得られる。
上記（３）に記載の鋼管杭によれば、前記突起の後端側が、定径部及び先端部の回転方向の後方になるように、突起が傾斜しているので、掘削されたテーパー状の先端部の外周面側を上に向かって流れる掘削土（ずり）、あるいは、突起によりせん断破壊される土砂をスムースに突起が傾斜した方向に沿って案内して流すことができる等の効果が得られる。【００１８】
上記（４）に記載の鋼管杭によれば、先端部の中心軸線に直角な面と前記突起の延在方向の中心軸線とのなす角が、２０°〜７０°とされているので、突起による適度な土のせん断破壊作用あるいは案内作用を発揮することができる等の効果が得られる。
上記（５）に記載の鋼管杭によれば、突起が、定径部の外形寸法よりも、先端部の半径方向の内側に位置するように、突起の高さが規定されているので、突起により、土を乱す範囲が少なくなる。したがって、外周面の摩擦の低減を抑制することができる等の効果が得られる。
上記（６）に記載の鋼管杭によれば、先端部の前端に掘削ビットを複数備えているので、地盤が硬質地盤であっても、容易に掘削して回転し、地盤に貫入することができる等の効果が得られる。【００１９】
上記（７）に記載の鋼管杭によれば、突起の下端が、掘削ビットの上面の直上に位置しているので、掘削ビットによりテーパー状の先端部の外周面側に沿って流れる掘削された土（ずり）を突起により確実に案内することができる等の効果が得られる。
上記（８）に記載の鋼管杭によれば、掘削ビットが、定径部の外形寸法よりも、先端部の半径方向の内側に配置されているので、ストレートな鋼管杭に比べて、回転圧入する鋼管杭の平面外径が小さくなるので、小型化を図ることができる。さらには、掘削外径が小さくなる分、掘削量が少なく、施工性を向上させることができる効果が得られる。【００２０】
上記（９）に記載の鋼管杭によれば、定径部の外形寸法に対する前記先端部の長さ方向の高さ寸法の比が０．３〜５．５であるので、軟弱地盤においては、ストレートな鋼管杭（定径部のみの鋼管杭）に比べて、鋼管杭の内周面の摩擦による抵抗を軽減して施工性の向上を図ることができる。さらには、支持層においては、少ない貫入量で高い支持力を発揮することができる効果が得られる。
上記（１０）に記載の鋼管杭によれば、定径部の外径寸法に対する前端の外径寸法の比、すなわち、鋼管杭の縮径率が、０．６０〜０．９５の範囲であるので、ストレートな鋼管杭を施工する場合に比べて、回転圧入施工機におけるカウンタウェイトを少なくすることができる。また、杭施工機械の小型化を図ることができると共に中間層における施工性の向上を図ることができる。さらには、支持層における貫入量の低減を図りながら支持力の増大を図ることが可能な鋼管杭とすることができる効果が得られる。
上記（１１）に記載の鋼管杭によれば、先端部に、前端から突出し掘削方向に向かって尖った尖り部を設けたので、地盤を掘削しながら効率よく施工することが可能な鋼管杭とすることができる効果が得られる。【００２１】
上記（１２）に記載の鋼管杭の施工方法によれば、上記（１）のテーパー状の先端部を有する鋼管杭を、鋼管杭に回転力および押込み力を付与する回転圧入工法によって地盤に圧入するので、施工コストを低減して施工することができる。また、ストレートな鋼管杭（定径部のみの鋼管杭）に比べて、支持層に対する貫入量が少なくても、高い支持力を有する基礎杭を施工性よく、低コストで施工することができる効果が得られる。さらには、例えば掘削ビットを有する鋼管杭を用いることにより、より効率良く鋼管杭を施工することができる。
上記（１３）に記載の鋼管杭の施工方法によれば、上記（１）のテーパー状の先端部を有する鋼管杭を、硬質地盤を含む地盤に回転圧入するので、硬質地盤を含む地盤であっても、低コストで施工することができる。また、硬質地盤の支持層に貫入させる場合には、ストレートな杭に比べて、支持層に対する貫入量が少なくても、高い支持力を有する基礎杭を施工することができる等の効果が得られる。【００２２】
上記（１４）に記載の鋼管杭の施工方法によれば、施工途中において、地中で鋼管杭を上下動させることで、鋼管杭内の土の高さを下げるようしたので、鋼管の内周面の摩擦を低減しながら効率よく施工することができる等の効果が得られる。
上記（１５）に記載の鋼管杭の施工方法によれば、鋼管杭の先端部を支持層内において最終的に打止める際に、鋼管杭を逆回転して、突起によりテーパー状外周面付近の土（砕石等を含むずり）を下方に押し込む。これにより、突起により、テーパー状の先端部の外周面付近の土を下方に押し込んで、杭下面側の支持層を密にして、鋼管杭を支持させることができる等の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１Ａ】本発明の第１実施形態の先端部に突起を有する鋼管杭を示す正面図である。
【図１Ｂ】同鋼管杭の縦断正面図である。
【図１Ｃ】図１Ｂのａ−ａ矢視における断面図である。
【図１Ｄ】図１Ｂのｂ−ｂ矢視図である。
【図２Ａ】本発明の第２実施形態の先端部に突起を有する鋼管杭を示す斜視図である。
【図２Ｂ】同鋼管杭の正面図である。
【図３Ａ】本発明の第３実施形態の先端部に突起を有する鋼管杭を示す正面図である。
【図３Ｂ】同鋼管杭の縦断正面図である。
【図３Ｃ】図３Ｂのｃ−ｃ矢視における断面図である。
【図３Ｄ】図３Ｂのｄ−ｄ矢視図である。
【図４Ａ】本発明の第４実施形態の先端部に突起を有する鋼管杭を示す斜視図である。
【図４Ｂ】同鋼管杭の正面図である。
【図５】本発明の第５実施形態の先端部に突起を有する鋼管杭を示す正面図である。
【図６Ａ】本発明の第６実施形態の先端部に突起を有する鋼管杭を示す正面図である。
【図６Ｂ】同鋼管杭の縦断正面図である。
【図６Ｃ】図６Ｂのｅ−ｅ矢視における断面図である。
【図６Ｄ】図６Ｂのｆ−ｆ矢視図である。
【図７Ａ】本発明の第７実施形態の鋼管杭に設ける突起の形状及び取り付け範囲を示す側面図である。
【図７Ｂ】本発明の第７実施形態の鋼管杭に設ける突起の形状及び取り付け範囲を示す断面図である。
【図８Ａ】比較例を示す説明図である。
【図８Ｂ】比較例を示す説明図である。
【図９】回転圧入施工機により、鋼管杭を地盤に回転圧入している状態を示す正面図である。
【図１０】テーパー状の先端部に突起を有する本発明の鋼管杭と、テーパー状の先端部に突起を備えていない比較例の鋼管杭との施工荷重と貫入量と圧入力との関係を示すグラフである。
【図１１】本発明のテーパー状の先端部に突起を有する鋼管杭の場合と、テーパー状の先端部に突起を備えていない鋼管杭とを施工した場合の、先端部の平均摩耗量を比較した図である。
【図１２】本発明のテーパー状の先端部に突起を有する鋼管杭の場合と、テーパー状の先端部に突起を備えていない鋼管杭とを施工した場合の、先端部の平均変形量を比較した図である。
【図１３Ａ】本発明の鋼管杭を用いて、地盤に回転圧入する場合の回転方向を示す図である。
【図１３Ｂ】図１３Ａの断面図であり、土の流れを示す説明図である。
【図１４】同鋼管杭を支持層に回転圧入した状態を示す縦断正面図である。
【図１５】同鋼管杭を用いて、地盤に回転圧入する場合の土の流れを示す説明図である。
【図１６】同鋼管杭を支持層へ圧入した場合の圧入深さと、管内土の高さと、先端部付近の寸法との関係を示す縦断正面図である。
【図１７】同鋼管杭と比較例としてのストレート杭とについて、杭の閉塞断面積あたりの押し込み力と、杭径に対する貫入量の比との関係を示すグラフである。
【図１８】同鋼管杭と比較例としてのストレート杭とについて、杭径に対する先端沈下量の比と、杭の先端荷重度との関係を示すグラフである。
【図１９】同鋼管杭の外径に対する先端部の長さの比と、同鋼管杭の必要押し込み力と、ストレート杭の必要押し込み力との比率である必要押し込み力比率との関係を示すグラフである。
【図２０】先端部の縮径率（Ｄ２／Ｄ１）と必要押し込み力比率との関係を示すグラフである。
【図２１Ａ】鋼管杭の先端部側の抵抗を示す図であって、比較例のストレート杭の場合を示す縦断正面図である。
【図２１Ｂ】テーパー状の先端部の鋼管杭の場合を示す縦断正面図である。
【図２２Ａ】比較例としての鋼管杭を示す正面図である。
【図２２Ｂ】図２２Ａの縦断正面図である。
【図２２Ｃ】図２２Ｂのｇ−ｇ矢視における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
次に、本発明を図示の実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２５】
図１Ａ〜図１Ｄには、本発明の第１実施形態の鋼管杭（以下、先端テーパー部突起付きの鋼管杭１Ａともいう）１が示されている。
【００２６】
本発明の先端テーパー部突起付きの鋼管杭１Ａは、回転圧入工法により打設される。この鋼管杭１Ａは、図１Ａに示すように、掘削方向Ａ１の先端（前端）４ａが開口し、かつ、中空であり、定径部９とテーパー部（先端部）４とを備えている。
定径部９は、外径寸法が一定である。また、テーパー部４は、テーパー状であり、テーパー部４には突起１６ａが備えられている。テーパー部４の内周面３は、先端４ａに向かって内形寸法が長さ方向に漸次縮径するテーパー状である。また、テーパー部４の外周面２は、先端４ａに向かって外形寸法が長さ方向に漸次縮径するテーパー状である。
また、テーパー部４の前端４ａには、周方向に等角度間隔をあけて複数の掘削ビット６を備えている。複数の偶数個掘削ビット６を設ける場合には、鋼管杭１Ａの中心軸線Ｃを含む平面に対して対称に配置され、複数の奇数個配置する場合には、等角度間隔をあけて設けられる。掘削ビット６は、適宜ホルダー部（図示略）を介して鋼管杭１Ａの先端４ａに固定されている。
【００２７】
このように、先端テーパー部突起付きの鋼管杭１Ａの先端に掘削ビット６を設けることにより、地盤が硬質であっても、回転圧入工法において、鋼管杭１Ａを地盤に掘削しながら貫入させることができる。特に、図１４に示すように、硬質地盤１５からなる支持層８に鋼管杭１Ａを矢印Ｘ方向及び矢印Ｙ方向に回転し掘削しながら貫入させることができる。この場合、図９に示すような回転圧入施工機７や、杭打ち用のリーダーを備えた杭施工機械を用いる。
本実施形態の鋼管杭１Ａでは、テーパー部４の前端４ａに掘削用ビット６を備えている形態が好ましいが、掘削用ビット６を備えていない形態としてもよい。
【００２８】
図１Ａに示す形態では、テーパー部４の先端４ａに掘削ビット６を備えており、鋼管杭１Ａの先端４ａの掘削ビット６は、定径部９の外形寸法Ｄ１よりも、テーパー部４の半径方向の内側に配置されている。これにより、図２２Ａ〜図２２Ｃに示すようなストレートな鋼管杭（定径部のみの鋼管杭）１０のテーパー部４に掘削ビット６を設ける場合に比べて、掘削ビット付きの鋼管杭１Ａの平面外径寸法を小さくすることができる。この結果、複数の鋼管杭１Ａを複数段に荷積みしてトラック輸送する場合に、掘削ビット６が隣接する鋼管杭に干渉しない。したがって、スペーサ等を介在させなくても、安定した状態で複数の鋼管杭１Ａを荷積みすることができる。また、地盤に回転圧入した場合に、図２２Ａ〜図２２Ｃに示すようなストレートな鋼管杭１０のテーパー部４に掘削ビット６を設ける場合に比べて、掘削ビット６により鋼管杭１Ａの半径方向外側の地盤を大きく乱す可能性を排除することができる。
【００２９】
また、前記テーパー部４の外周面２には、突起１６ａが設けられている。この突起１６ａは、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、先端４ａから後端９ａに向かって一部または全体に延在し、かつ、テーパー部４の半径方向外方に突出している。本実施形態の突起１６ａは、テーパー部４の外周面２の一部に設けられている。さらに、突起１６ａは、テーパー部４の外周面２の周方向に間隔をあけて複数設けられている。
前記突起１６ａは、その鋼管杭１Ａの中心軸線Ｃ方向の上方が、回転貫入時において、杭回転方向の後方になるように傾斜している。具体的には、突起１６ａの後端９ａ側が定径部９及びテーパー部４の回転方向の後方になるように、突起１６ａが傾斜している。このように、中心軸線Ｃ方向において突起１６ａの上部が、下方に対して鋼管杭１Ａの回転方向の後方となるように傾斜していることで、図１Ａの矢印Ｂ１で示すように、掘削ビット６により掘削された外周面２側を上に向かって流れる掘削土（ずり）、あるいは、突起１６ａによりせん断破壊される土砂を突起が傾斜した方向に案内することができる。その結果、掘削土及び土砂を掘削方向Ａ１の後方にスムースに流すことができる。
また、突起１６ａは、テーパー部４の中心軸線Ｃに対して周方向に傾斜して配置されている。突起１６ａの中心軸線Ｃ２は、角度δをなしてテーパー部４の前面４ａに対して傾斜している。すなわち、突起１６ａの中心軸線Ｃ２と前面４ａとのなす角度は９０°であっても良いが、本実施形態では、角度δが９０°未満である。角度δの詳細については後述する。
【００３０】
鋼管杭１Ａの先端４ａにテーパー部４を設けることで、鋼管杭１Ａ内の閉塞による地盤抵抗を大きく削減できる効果が期待できるが、テーパー部４については、大きな抵抗を受けるため、テーパー部４の摩耗や変形が発生する。そこで、本実施形態では、鋼管杭１Ａを貫入施工の際に最も抵抗を受ける部分であるテーパー部４の外周部２に突起１６ａを複数設けている。
【００３１】
突起１６ａを設ける形態としては、鉄筋或いは平鋼等の棒状鋼材をテーパー部４の外周面２に溶接により突起１６ａを固定する形態でもよく、また、図示を省略するが、テーパー部４の外周面２に肉盛溶接を施して突起としてもよく、テーパー部４を形成する時に、圧延加工による突起を設ける形態としてもよい。圧延加工による突起の形態としては、例えば、扇状の片面突起付き鋼板を、突起部分が杭の外側となると共に杭の中心軸線方向に傾斜するように配置し、截頭円錐状に曲げ加工すると共に溶接により端部を閉合して截頭円錐状体とする。その截頭円錐状体の大径側の端部を、鋼管の下端部に溶接により固定することで、テーパー部４を有する鋼管杭１Ａとする。前記の截頭円錐状体のテーパー部４に、掘削ビットを設けることで、本実施形態のテーパー部４を有する鋼管杭１Ａとすることもできる。
【００３２】
また、突起１６ａを設ける形態としては、図１Ａでは、鋼管杭１Ａの先端４ａから後端９ａに向かって突起１６ａを直線状とし、周方向においても突起１６ａを直線状としたが、弧状に設けてもよい。突起１６ａの杭周方向の幅寸法としては、図１Ａに示すように、鋼管杭１Ａの中心軸線Ｃ方向の幅寸法を一定としたが、突起１６ａの上部側（後端９ａ側）が狭くなるように設けてもよい。この構成では、突起１６ａの、鋼管杭１Ａの周方向の幅寸法としては、土がテーパー部４の外周面２の上部に突起１６ａに沿ってガイドされる場合に、突起１６ａの上端部から上方に離れた瞬間には、突起１６ａの杭周方向の巾寸法部分が空間になる。これにより、土砂等をスムースに流すことができる。
【００３３】
前記の突起１６ａを設ける形態としては、図１Ａに示すように、掘削ビット６の上部取り付け部に接続するように、突起１６ａの下端部を設けてもよい。このように、掘削ビット６に接続するように設けると、掘削ビット６及びこれに接続する突起１６ａにより、テーパー部４の外周面２に沿って土を効率よくガイドして流すことができる。
【００３４】
次に、第２実施形態の鋼管杭１Ｂについて説明する。
図２Ａ及び図２Ｂに示すように、突起１６ｂを掘削ビット６から鋼管杭１Ｂの周方向に間隔をおいて離した状態で設けてもよい。具体的には、突起は、掘削ビット６から鋼管杭１の回転方向（正回転方向）の後方に、掘削ビット６の周方向の幅寸法程度の範囲で、掘削ビット６から杭正回転方向の後方又は杭軸方向に離れた位置に設けられている。この場合でも、第１実施形態と同様に、図２Ｂの矢印Ｂ１で示すように、掘削ビット６により掘削された外周面２側を上に向かって流れる掘削土（ずり）、あるいは、突起１６ｂによりせん断破壊される土砂を突起が傾斜した方向に案内することができる。その結果、掘削土及び土砂を掘削方向Ａ１の後方にスムースに流すことができる。
【００３５】
次に、第３実施形態の鋼管杭１Ｃについて説明する。
上述した第１，第２実施形態では、突起１６ａ，１６ｂは、鋼管杭１Ｃの中心軸線Ｃ方向及び周方向の少なくとも一方に連続していた構成について説明したが、図３Ａ〜図３Ｄに示すように、突起１６ｃを断続的に配置してもよい。すなわち、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、２つの突起１６ｃを掘削方向Ａ１に間隔をあけて配置しても良い。このように、突起１６ｃを掘削方向Ａ１に断続して複数設ける場合に、３つ以上間隔をおいて直列に断続的に配置してもよい。
【００３６】
次に、第４実施形態の鋼管杭１Ｄについて説明する。
上記各実施形態では、突起１６ａ〜１６ｃが中心軸線Ｃに対して傾斜した構成を示したが、傾斜していなくても良い。
突起１６ｄは、図４Ａに示すように、鋼管杭１Ｄの中心軸線Ｃに沿って延在している。また、突起１６ｄの下端１６ｅが、図４Ｂに示すように、掘削ビット６の上面６ａの直上に位置している。このような場合には、突起１６ｄによって、土はテーパー状の先端部４の外周面２に沿って鋼管杭１Ｄの中心軸線Ｃ方向に流れるようにガイドされる。このような形態の突起１６ｄでもよいが、鋼管杭１Ｄを回転施工することを考慮する場合は、上記各実施形態で示した突起１６ａ〜１６ｃのように、鋼管杭１Ａ〜１Ｃの正回転方向の後方に突起１６ａ〜１６ｃが傾斜した構成にすると、テーパー部４の外周面２に沿った土の流れがスムースになる。
このように、掘削ビット６と突起１６ｄとが接続していると、掘削ビット６により掘削された土及び突起１６ｄによりせん断破壊した土（ずり）を効率よくテーパー部４に沿って上部に流すことができる。
【００３７】
次に、第５実施形態の鋼管杭１Ｅについて説明する。
図５に示すように、鋼管杭１Ｅのテーパー部４に、先端４ａから突出し掘削方向Ａ１に向かって尖った尖り部５が設けられている。また、テーパー部４の先端４ａには、凹部５ａが設けられている。この凹部５ａは必ずしも形成されている必要はない。
また、本実施形態では、掘削ビットは備えていないため、突起１６ｅは、先端４ａから後端９ａに向かってテーパー部４の外周面２全体に延在している。
【００３８】
次に、第６実施形態の鋼管杭１Ｆについて説明する。
図６Ａ〜図６Ｄに示すように、図１Ａに示す掘削ビット６間のテーパー部４の先端４ａに、掘削方向Ａ１に向かって尖らせた尖り部５ｂを設けてもよい。図５に示す尖り部５と比べて、尖り部５ｂの先端は平坦となっている。本実施形態において、第５実施形態と同様に先を尖らせても良く、また、第５実施形態の尖り部５の先端を平坦にしても良い。
【００３９】
次に、第７実施形態の鋼管杭１Ｇについて説明する。
図７Ａ及び図７Ｂは、鋼管杭１Ｇに設ける突起の形状及び取り付け範囲を示す説明図である。
突起１６ｇの、先端４ａから後端９ａに向かう方向の長さ寸法としては、テーパー部４の外周面２のほぼ全体に亘って設けるようにしてもよい。この場合、鋼管杭１Ｇの周面摩擦の低減を極力抑制するために、突起１６ｇの高さを設定するとよい。
例えば、図７Ｂに示すように、突起１６ｇが、定径部９の外形寸法よりも、テーパー部４の半径方向の内側に位置するように、突起１６ｇの高さＨ２が規定されている。換言すると、突起１６ｇが、テーパー部４側に延長した定径部９の外形延長線１８よりも、鋼管杭１Ｇの半径方向の内側に位置するように、突起１６ｇの高さ及び突起１６ｇの延在方向の中心軸線Ｃ２の上端部の位置を規制する。このように、突起１６ｇを設けると、突起１６ｇにより、土を乱す範囲が少なくなり、鋼管杭１Ｇの周面摩擦の低減を抑制することができる。突起１６ｇの延在方向の長さとしては、定径部９の外形延長線１８よりも内側となる範囲で、上記実施形態の場合よりも短くなるようにしてもよい。
【００４０】
次に、突起部１６ｇの傾斜角度について図７Ａ及び図７Ｂを用いて説明する。
鋼管杭１Ｇを掘削方向Ａ１に垂直な方向から正面視した場合に、中心軸線Ｃに垂直な横線Ｄ（前面４ａ）と突起１６ｇの延在方向の中心軸線Ｃ２とのなす角度（横線Ｄに対する突起１６ｇの中心軸線Ｃ２の交差する傾斜角δ）は、２０°〜９０°の範囲、好ましくは２０°〜７０°、より好ましくは、通常の地盤の内部摩擦角φに合わせて、３０°〜５０°の範囲に設定すると、効率よくせん断破壊することができる。
突起１６ｇの傾斜角δが、９０°であると、鋼管杭が回転した場合に、最も短い突起１６ｇにより、土を効率よくせん断破壊できる。しかしながら、鋼管杭の正回転に伴う土のガイド作用が小さいため、掘削された土（ずり）をテーパー部４からその上側に効率よく流す作用が低下する。
突起１６ｇの傾斜角δが、２０°未満であると、突起１６ｇを鋼管杭の周方向に設ける長さ範囲が長くなるため、経済的でなく、また、土のせん断破壊効率が低下することから、本実施形態では、突起１６ｇの傾斜角δの下限を２０°と設定した。また、突起１６ｇの傾斜角δを２０°〜７０°程度にすると、土をせん断破壊する場合の突起の単位長さあたりの負担が、９０°の場合に比べて、格段に小さくなる。さらには、掘削された土（ずり）のガイド作用も確実に発揮することができる。また、突起１６ｇの傾斜角δが、９０°を超えると、鋼管杭の正回転方向の施工に対して、突起１６ｇによりせん断破壊した土（ずり）を、下方に押し下げるようになり、ずりの流れ及び突起１６ｇによるせん断破壊効率も低下する。これらにより、前記のように、最もよい範囲として、土の内部摩擦角φを考慮した３０°〜５０°の範囲に設定される。
この傾斜角δの範囲は、上記各実施形態においても同様である。
【００４１】
次に、突起１６ｇの高さ寸法について図７Ｂを用いて説明する。
突起１６ｇの鋼管杭１Ｇの半径方向の高さ寸法Ｈ２としては、外径が一定の定径部９の外径寸法Ｄ１の０．６％〜３．０％の長さ寸法に設定される。つまり、高さ寸法Ｈ２＝０．００６Ｄ１〜０．０３Ｄ１の寸法に設定される。
通常、鋼管杭の外径は、４００ｍｍ〜２５００ｍｍ程度であるので、突起１６ｇの杭半径方向の高さ寸法Ｈ２は、外径４００ｍｍの鋼管杭では、最大１２ｍｍ程度であり、外径２５００ｍｍの鋼管杭では、１５ｍｍ〜７５ｍｍ程度である。
この突起の高さ寸法Ｈ２は、上記各実施形態においても同様である。
【００４２】
鋼管杭の周方向に隣り合う突起１６ｇ間の突起間隔としては、特に規定されるものではないが、例えば、鋼管杭の周方向に隣り合う掘削ビット６と同じ等角度間隔をおいて設けるようにしてもよく、掘削ビット６と同じ位相で、設けるようにしても良く、掘削ビット６に近接して同じ等角度間隔の配置間隔又は異なる配置間隔で設けるようにしてもよい。また、突起１６ｇの下端部の位置を、掘削ビット６の上端部に接続するように設けるようにしてもよい。鋼管杭の正回転施工時におけるテーパー部４の外周面２側において、掘削ビット６と突起１６ｇとが接続していると、掘削ビット６により掘削された土及び突起１６ｇによりせん断破壊した土（ずり）を効率よくテーパー部に沿って上部に流すことができる。
【００４３】
次に、テーパー部４に設ける突起１６ｇの有無による施工荷重等の軽減作用について試験した結果について、図７Ａ〜図８Ｂ，図１１，図１２を参照して説明する。
試験に用いた鋼管杭のテーパー部の形態は、図７Ａ，図７Ｂに示す第７実施形態のテーパー部４に突起１６ｇを有する鋼管杭１Ｇと、比較例として図８Ａ及び図８Ｂに示すテーパー部４に突起を備えていない形態の鋼管杭１７について試験した。試験に用いた両試験体の鋼管杭１Ｇ，１７は、テーパー部４に等角度間隔をおいて４つ掘削用ビット６を備えている。
試験に用いた両試験体の鋼管杭１Ｇ，１７の主な寸法は、その鋼管杭１Ｇ，１７における外径が一定の定径部９の外径寸法Ｄ１が、いずれも１０００ｍｍである。テーパー部４の鋼管杭１Ｇ，１７の中心軸線Ｃ方向の長さＨ１は、いずれもＨ１＝０．５Ｄ１であり、テーパー部４の外径寸法Ｄ２と定径部９の外形寸法Ｄ１との関係は、Ｄ２＝０．９Ｄ１である。また、テーパー部４に突起１６ｇを設けた本実施形態の鋼管杭１Ｇでは、突起１６ｇとして直径１６ｍｍの鉄筋を掘削ビット６の上端部に接続するように配置して、溶接により固定する。突起１６ｇの高寸法さＨ２としては、Ｈ２＝０．０１６Ｄ１であり、突起１６ｇとしては鉄筋である。掘削ビット６に接続するように掘削ビット６の直上からテーパー部４の上端まで、突起１６ｇの傾斜角δを４５°としてテーパー部４に溶接により突起１６ｇを固定し、鋼管杭１Ｇとした。
【００４４】
地盤は、一軸圧縮強度が５Ｎ／ｍｍ2の軟岩（泥岩）であり、この地盤から各鋼管杭１Ｇ，１７の外径寸法Ｄ１の３倍の距離の深さに回転圧入する。施工時において、一定の定径部９の外径寸法Ｄ１（杭頭部側）の杭頭部の単位面積当たりの施工荷重（圧入力：ｋＮ／ｍ2）と、前記外径寸法Ｄ１に対する貫入量（貫入比）とを計測して、これらの施工荷重と貫入量（貫入比）との関係について図１０にグラフに示した。
図１０に示すように、テーパー部４に突起１６ｇを備えていない鋼管杭１７の場合は、圧入力が最大６４５ｋＮ／ｍ2であるのに対して、テーパー部４に突起１６ｇを有する本実施形態の鋼管杭１Ｇの場合では、圧入力が最大３６３ｋＮ／ｍ2であった。すなわち、約３０％以上の施工荷重を低減することができることがわかる。
これにより、本発明のテーパー部４に突起１６ｇを有する鋼管杭１Ｇの場合は、施工荷重を低減することができるため、カウンタウェイトを少なくできる。また、施工荷重が約３０％以上低減できると、施工機械の能力を下げることができ、現存の施工機械では、例えば、１ランク下の小型の施工機械を用いて施工することができるため、施工コストを格段に低減することができる。
【００４５】
また、前記の各試験体の鋼管杭１Ｇ，１７について、テーパー部４の外周面における鋼管杭１Ｇ，１７の中心軸線Ｃ方向の平均磨耗量（％）について測定した結果のグラフを図１１に示す。磨耗量の計測位置は、図１１の上図の矢印で示すＡ、Ｂ、Ｃの３箇所で計測した結果を図１１の下図に示す。
図１１から、テーパー部４に突起１６ｇを備えた鋼管杭１Ｇでは、テーパー部４に突起１６ｇを備えていない鋼管杭１７に比べて、テーパー部４の前端４ａ（グラフの０の位置）、先端部４の上端（グラフの０．５Ｄ１の位置）及びその中央（０．２５Ｄ１の位置）で、平均磨耗量が半減以下に格段に低減している。さらには、テーパー部４の先端４ａ（グラフ０の位置）とテーパー部４の上端（０．５Ｄ１の位置）との位置では、鋼管杭１Ｇは、ほとんど磨耗していないのに対して、突起を備えていない形態の鋼管杭１７では、テーパー部４の前端４ａで２％弱、テーパー部４の上端で３％強の平均磨耗量を生じていることがわかる。
なお、前記の平均磨耗量（％）は、テーパー部４の元の板厚を１とした場合の値（比）である。また、前記の平均磨耗量（％）は、複数の試験体の磨耗量を平均した値である。
【００４６】
また、各試験体の鋼管杭１Ｇ，１７におけるテーパー部４の外周面２における半径方向の位置（元の形状）に対する半径方向の平均変形量（％）について、図１２の上図にＤ，Ｅ，Ｆで示す位置で計測した結果のグラフを図１２の下図に示す。本発明の突起１６ｇを有するテーパー部４の計測点は、突起１６ｇに沿って計測した。鋼管杭の１Ｇ，１７の半径方向の中心側（内側）に湾曲してへこむように変形した場合を＋（プラス）変形とし、鋼管杭の１Ｇ，１７の半径方向の外側に湾曲して膨らむように変形した場合を−（マイナス）変形として表示している。
図１２から、テーパー部４に突起を備えていない鋼管杭１７では、そのテーパー部４は、軸方向の先端側では中心軸線Ｃに向かってへこんで変形し、軸方向の基端側（大径側）では、膨らむようになる。軸方向においてテーパー部４の変形形態が逆転している（へこんだ後、膨らむ）のに対して、本発明の鋼管杭１Ｇでは、テーパー部４は、杭軸方向で微小な膨らみを生じているだけであることがわかる。
図１１及び図１２のグラフから、テーパー部４に突起１６ｇを有する本発明の鋼管杭１Ｇの場合は、テーパー部４に突起１６ｇを備えていない形態の鋼管杭１７に比べて、テーパー部４の磨耗量及び変形量が格段に改善されることがわかる。
テーパー部４に突起１６ｇを設けた場合は、当然、突起１６ｇを設けた部分の板厚は厚くなり剛性が高くなると共にテーパー部４全体の剛性も向上する。
【００４７】
テーパー部４の外周面２に前記のように突起１６ｇを設けた鋼管杭１Ｇでは、次の（１）〜（４）のような効果を期待することができる。
（１）杭回転圧入施工時に、突起１６ｇにより、テーパー部４の外周面２付近の地盤（土）を効率よく積極的に破壊し（せん断破壊し）、杭の回転挿入を容易にすることができる。
（２）本来テーパー部４で、地盤の抵抗によって発生する摩耗や変形を、突起１６ｇ部分が担うことで、杭支持力性能を発揮するための重要な部材であるテーパー部４の摩耗・変形を抑えることができ、杭体の健全性（安全性）を大きく向上させることができる。
（３）掘削ビット６の直上面に接続して突起１６ｇを設けることで、掘削ビット６で掘削した土砂が、突起１６ｇに沿って上方に流れるため、杭施工の抵抗が減少する。
（４）突起１６ｇは、鋼管杭１Ｇの中心軸線Ｃ方向の軸線に交差するように取付け角度δを有して設けられていることで、杭を回転させて施工する際に、突起１６ｇによりせん断破壊した土を、突起１６ｇにより上方へ流動させる効果を発現させることができる。さらには、杭を施工する時の地盤抵抗を低減することができる。
本試験では、第７実施形態の鋼管杭１Ｇを用いて説明したが、他の実施形態の鋼管杭１Ａ〜１Ｆを用いても同様の効果を得ることができる。
【００４８】
本発明において、硬質地盤とは岩盤を言い、その岩盤は、軟岩系岩盤（一軸圧縮強度〜２０ＭＰａ未満）と硬岩系岩盤（一軸圧縮強度：２０ＭＰａ以上）とに分けられるが、本発明の先端テーパー部突起付きの鋼管杭１Ａ〜１Ｇは、掘削ビット６を備えている形態では、いずれの岩盤にも適用可能である。
【００４９】
前記のテーパー部４の外周面２およびテーパー部４の内周面３の杭の長さ方向の断面形態としては、杭長手方向の片側の断面形態として、外側および内側が、図１Ｂに示すように直線状であってもよく、図示を省略するが、曲線状であってもよい。テーパー部４の外周面２およびテーパー部４の内周面３の杭の長さ方向の断面形態としては、杭中心軸上から半径方向で外側に向かって凸（半径方向で内側に向かって凹）でも、杭中心軸上から半径方向で内側に向かって凸（半径方向で外側に向かって凹）でもよい。突起１６ａ〜１６ｅ，１６ｇを設ける場合には、テーパー部４の外周面２に直接設置する。
【００５０】
次に、本発明のテーパー部４の寸法及び作用について説明する。ここで、図１３Ａ及び図１３Ｂは、突起ａ〜１６ｅ，１６ｇを省略した図である。
前記のように、鋼管杭１Ａ〜１Ｇの先端４ａ側を縮径したテーパー部４を設けることにより、図１３Ｂの矢印Ｃ１及び図１５の矢印Ｃ１で示すように、積極的に土を杭の外側に流れるようにすることで、管内に流入する土を減らすことが可能となる。また、テーパー部４の開口面積を減らすことで、図１３Ｂの矢印Ｃ１及び図１５の矢印Ｃ１で示すように、管内に流入する土を減らすと共に半径方向に拡散させることが可能となる。これらにより、杭先端部が管内土による閉塞の発生を抑制し、管内土と杭１Ａ〜１Ｇの内周面３との摩擦を軽減し、杭押込み力の軽減を図ることを可能にしている。
【００５１】
杭先端部にテーパー部４を設けることで、テーパー部４の内周面３に作用する土の抵抗は増大するが、回転圧入施工する工法を採用することで、杭周面の摩擦の増大を抑制することが可能である利点も生かしている。さらに突起１６ａ〜１６ｅ，１６ｇを設けることでテーパー部４の内周面３に作用する土を内周面３よりも上方に移動するよう促進することができ、土の抵抗を低減している。
【００５２】
テーパー部４の先端４ａの外径寸法Ｄ２と鋼管杭の外径が一定の定径部の外径寸法Ｄ１との比率である縮径率が小さく、テーパー部４の杭長手方向（軸方向）の長さＨ１と、外径が一定の定径部の外径寸法Ｄ１との比率（Ｈ１／Ｄ１）が小さくなりすぎると（換言すると、テーパー部４のテーパー角θ（°）が大きくなりすぎると）、回転圧入施工時に、テーパー部４に作用する面圧による抵抗が高くなる。その結果、施工障害を生じる可能性がある。そこで、実施形態では、これらの比率を所定の範囲内に制限することで、良好な回転圧入施工性を図ることができるようにしている。本発明では、前記のテーパー部４の杭の長さ方向（鋼管杭の中心軸線Ｃ方向と同じ）の長さＨ１と、テーパー部４先端の外径寸法Ｄ２と、外径が一定の定径部の外径寸法Ｄ１と、テーパー角θとの間には、ｔａｎθ＝（Ｄ１−Ｄ２）／２Ｈ１の関係がある。また施工時には、テーパー部４は、地盤に対して回転方向と貫入方向鉛直が組み合わされた動きをすることに加え、杭の貫入方向とテーパー角θを有する。これにより、地盤に対してせん断力および圧縮力を同時に作用させるとともに地盤を側方に押し広げる効果が発揮される。したがって、効率良く地盤を乱すことができ、テーパー部４の施工時の抵抗は小さくなる。
【００５３】
テーパー部４を設けることで、杭底面の投影面積が増加するため、支持層に貫入させた場合、テーパー部４により、確実な支持力を得ることができる。先端４ａが開口している開端杭で支持力確保のためには、管内閉塞が不十分であっても確実な支持力を発揮することができる。テーパー部４の底面投影面積の部分で高い圧縮荷重を負担できるため、鋼管杭１Ａ〜１Ｇは、通常のストレートな開端杭を回転圧入施工して貫入させた場合よりも高い支持力を発揮することができる。
さらに、地盤の拘束圧が十分な硬質な地盤においては、鋼管杭１Ａ〜１Ｇは、確実に高い支持力を発揮する。したがって、先端４ａが閉塞したストレートな鋼管杭を回転圧入施工によって貫入させた場合よりも高い支持力が期待できる。
鋼管杭１Ａ〜１Ｇを回転圧入施工する場合、その施工中に、地中で鋼管杭１Ａ〜１Ｇを上動および下動を交互に繰り返すことで、上動時に、管内の土が管の下方に落下し、下動時に落下した土が管外に押しのけられる。これにより、図１５及び図１６に示すように、管内の土の高さを下げることが可能となり、定径部９の内周面１２と管内土１４との接触面を少なくすることができる。この結果、内周面１２と管内土１４との摩擦が軽減されるので、さらに施工荷重を低減することが可能となる。
【００５４】
本発明では、テーパー部４の杭長手方向の長さＨ１と、外径が一定の定径部９の外径寸法Ｄ１との比率（Ｈ１／Ｄ１）が０．３〜５．５に設定される。すなわち、Ｈ１／Ｄ１が０．３〜５．５に設定される。
また、テーパー部先端の外径寸法Ｄ２と、鋼管杭の外径が一定の定径部９の外径寸法Ｄ１との比率（Ｄ２／Ｄ１）である縮径率（Ｄ２／Ｄ１）が、０．６０〜０．９５の範囲となるように、外径寸法Ｄ２が外径寸法Ｄ１より小さく設定されている。
【００５５】
前記のようにＨ１／Ｄ１を０．３〜５．５に設定した理由および鋼管杭１Ａ〜１Ｇの外径寸法Ｄ２を設定した理由について、図１６〜図２０を参照して説明する。ここで、テーパー部４の形状は鋼管杭１Ａ〜１Ｇいずれも同じであるため、鋼管杭１Ａを参照して説明する。
先ず、図１９を参照して説明すると、縮径率（Ｄ２／Ｄ１）を０．９とした場合で、テーパー部４の中心軸線Ｃ方向の長さＨ１と、外径が一定である定径部９の外径寸法Ｄ１との比率（Ｈ１／Ｄ１）と、必要押し込み力比率（テーパー部４を有する鋼管杭１Ａの必要押し込み力と、ストレートな鋼管杭１０の必要押し込み力との比率）との関係を実験により調べたグラフである。
実験に用いた鋼管杭１Ａは、定径部９の外径寸法（Ｄ１）が１００ｍｍであり、鋼管部分の厚み（ｔ）が４．２ｍｍであり、テーパー部４の先端４ａの外径寸法（Ｄ２）が９０ｍｍである。また、全長に渡り外径寸法（Ｄ１）が一定のストレートな鋼管杭１０の外径寸法（Ｄ１）および鋼管部分の厚み（ｔ）は、前記の鋼管杭１Ａと同じである。
【００５６】
図１９から、Ｈ１／Ｄ１が０．３の時、必要押し込み力比率は０．９であり、また、Ｈ１／Ｄ１が０．４の時、必要押し込み力比率は０．６であり、また、Ｈ１／Ｄ１が１．３５の時、必要押し込み力比率は０．６であり、また、Ｈ１／Ｄ１が５．５の時、必要押し込み力比率は０．９０であることがわかる。このことから、テーパー部４の中心軸線Ｃ方向の長さＨ１と、外径が一定の定径部９の外径寸法Ｄ１との比率（Ｈ１／Ｄ１）が０．３〜５．５の時、すなわち、Ｈ１／Ｄ１が０．３〜５．５の時に、必要押し込み力比率は、０．９以下になり、鋼管杭１Ａは、図２２Ａに示すストレートな鋼管杭１０に比べて少なくとも１割、必要押し込み力を低減することができることがわかる。
また、Ｈ１／Ｄ１が０．４０〜１．３５の時に、必要押し込み力比率は、０．６以下になり、鋼管杭１Ａでは、ストレートな鋼管杭１０に比べて４割、必要押し込み力を低減することができることがわかる。
【００５７】
そして、図２０には、実験値をプロットして結んだ曲線を示し、この図は、先端４ａの外径寸法Ｄ２と定径部９の外径寸法Ｄ１との比率である縮径率（Ｄ２／Ｄ１）を横軸にとり、各種縮径率の鋼管杭１Ａについて、必要押し込み力比率を実験により調べて比較したグラフである。
【００５８】
図２０に示すように、縮径率（Ｄ２／Ｄ１）が０．６０の時、必要押し込み力比率は０．９であり、縮径率（Ｄ２／Ｄ１）が０．７５の時、必要押し込み力比率は０．６であり、縮径率（Ｄ２／Ｄ１）が０．９２の時、必要押し込み力比率は０．６０であり、縮径率（Ｄ２／Ｄ１）が０．９５の時、必要押し込み力比率は０．９０であることがわかる。
これらの図１９および図２０に示す下に凸のグラフから、縮径率（Ｄ２／Ｄ１）が０．６０〜０．９５の範囲において、必要押し込み力比率が０．９０以下に低減し、必要押し込み力を少なくとも１０％低減することができる。また、縮径率（Ｄ２／Ｄ１）が０．７５〜０．９２の範囲において、必要押し込み力比率が０．６０以下になり、必要押し込み力が４０％低減することができることがわかる。
したがって、Ｈ１／Ｄ１を０．３〜５．５とし、縮径率（Ｄ２／Ｄ１）が０．６０〜０．９５とするのが好ましく、より好ましくは、Ｈ１／Ｄ１を０．３〜５．５とし、縮径率（Ｄ２／Ｄ１）を０．７５〜０．９２の範囲にするのがよい。
【００５９】
押し込み力比率が０．９以下に下がると、カウンタウェイト（錘）を大きく減らせることができる。例えば、必要押し込み力８６ｔ（トン），反力ウェイト６６ｔ（トン），回転圧入施工機械の重量２０ｔ（トン）の回転圧入施工設備の場合、必要押し込み力が１０％低減できれば８．６ｔ（トン）減とすることができ、カウンタウェイトを１３％減らすことが可能になる。
また、図１９に示すように、Ｈ１／Ｄ１が０．４０〜１．３５であれば、必要押し込み力比率が０．６以下にできるため、さらにカウンタウェイトを軽減できることがわかる。このように、必要押し込み力比率を０．６以下にすると、回転圧入施工機を一段下の小型の回転圧入施工機を用いて杭を回転圧入施工することができるので、特に望ましい。
【００６０】
鋼管杭１Ａを地盤に回転圧入した場合の抵抗低減メカニズムについて、図２１Ａ及び図２１Ｂを参照して説明する。図２１Ｂでは、鋼管杭１Ａに設けれている突起１６ａ及び掘削ビット６を省略した図を示す。
図２１Ａのストレート鋼管杭１０および図２１Ｂの鋼管杭１Ａにおいて、ａおよびａ´を先端閉塞部での抵抗、ｂを先端外周面での抵抗、ｂ´をテーパー部４による抵抗、ｃおよびｃ´をテーパー部４の外周面２の摩擦による抵抗とした場合、また、τを管内土による抵抗とする。
このような場合、図２１Ａにおいて、ａ＝τとなるから、図２１Ｂのように、Ｈ１／Ｄ１を小さくする（換言すると、テーパー部４のテーパー角（θ）を大きくする）と、先端４ａによる抵抗ｂ´が増加するようになる。また、図２１Ｂにおいて、テーパー部４の縮径率を増加させると、先端閉塞部での抵抗ａ´が減少し、テーパー部４による抵抗ｂ´が増加するようになり、図２１Ａ及び図２１Ｂに示すように、水平な部分（縮径率で７０％程度〜８０％程度の範囲）は、これらの抵抗の増減の効果により、釣り合う範囲である。
【００６１】
本発明の鋼管杭１Ａのテーパー部４は前記のような作用を有し、さらにテーパー部４に突起１６ａを備えることにより、テーパー部４と地盤との接触による抵抗を、テーパー部４に接触する土を積極的にせん断破壊して軽減することができる。また、突起１６ａの傾斜角δを３０°〜５０°と、通常の地盤の内部摩擦角φに合わせることで効率よく破砕することができる。
【００６２】
前記の掘削方向Ａ１に向かって尖らせた尖り部５としては、掘削方向Ａ１に向かって尖らせた尖り部５とすればよい。前記の場合に、杭の周方向に尖らせた部分を備えていてもよい。
これらの形態のように、テーパー部４の先端４ａに、掘削方向Ａ１に向かって尖らせた尖り部５を設けると、地盤が硬質であっても、掘削ビット６と尖り部５により、あるいは、テーパー部４の掘削ビット６を兼ねた尖り部５により、杭打設施工時において、先端部地盤を破壊または掘削しながら、鋼管杭を地盤に貫入させることができる。
【００６３】
前記のような本発明の鋼管杭１Ａ〜１Ｇ又は突起を有していない鋼管杭１７を施工する場合には、従来と同様、鋼管杭に回転力および押込み力を付与する回転圧入工法によって地盤に圧入すればよい。図９に示すような回転圧入施工機７により、先端テーパー部付きの鋼管杭１７等の周側面を把持して回転圧入施工した場合では、従来の鋼管杭１０、すなわち、鋼管杭の外径寸法Ｄ１およびその厚みｔが同じであるストレートな鋼管杭１０を施工する場合に比べて、本発明の鋼管杭１Ａ〜１Ｇは、図１７に示す押し込み力当たりの貫入量、図１８に示す先端荷重度（ｋＮ／ｍ2）の点で優れていることがわかる。
【００６４】
さらに説明すると、図１７には、図１６に示すように外径寸法Ｄ１，テーパー部４先端の外径寸法Ｄ２の杭を用いた施工時の施工荷重である杭の閉塞断面積当りの押込み力（ｋＮ／ｍ2）−貫入量／杭径（Ｈ２／Ｄ１）の関係が示されている。図２２Ａに示すようなストレートな鋼管杭（図１７では、ストレート杭と表記した）に比べて、本発明の鋼管杭１Ａ〜１Ｇでは、貫入量が大きいことがわかる。
また、図１８には、硬質地盤中に鋼管を外径寸法Ｄ１の３倍の長さ分、回転圧入施工した後に、静的に荷重をかけた際の、先端荷重度（ｋＮ／ｍ2）−先端沈下量／杭径（Ｄ１）の関係が示されている。この図１８から分かるように、ストレート杭に比べて、本発明の鋼管杭１Ａ〜１Ｇでは、先端荷重度が大きく、高い支持力が発揮されていることがわかる。
【００６５】
本発明の鋼管杭１Ａ〜１Ｇ又は突起を備えていない鋼管杭１７を施工する場合には、軟質地盤下の支持層まで貫入したり、硬質地盤を含む地盤に回転圧入すればよい。
【００６６】
本発明の鋼管杭１Ａ〜１Ｇを施工する場合に、施工途中で、地中で鋼管杭１Ａ〜１Ｇを上下動させることで、鋼管杭内の土（管内土）の高さを下げるようにすると、図１５及び図１６に示すように、鋼管杭１Ａ〜１Ｇ内における管内土と内周面１２との付着面積が少なくなる。これにより、付着面積が少なくなった分、抵抗が少なくなり、施工機械の負担を軽減し、効率よく施工することができる。
鋼管杭１Ａ〜１Ｇを上下動させる手段としては、回転圧入施工機７により先端テーパー部突起付きの鋼管杭１Ａ〜１Ｇ等を把持した状態で、回転圧入施工機７における液圧式等の伸縮式ジャッキ１３を伸縮させる。これにより、容易に鋼管杭１Ａ〜１Ｇを上下動させることができる。
また、鋼管杭１Ａ〜１Ｇの施工法において、鋼管杭１Ａ〜１Ｇのテーパー部４を支持層内において最終的に打止める際に、鋼管杭１Ａ〜１Ｇを逆回転して、突起１６ａ〜１６ｅ，１６ｇによりテーパー状外周面付近の土（砕石等を含むずり）を下方に押し込むようにする。この結果、突起１６ａ〜１６ｅ，１６ｇにより、テーパー状外周面付近の土（砕石等を含むずり）を下方に押し込んで、杭下面側の支持層を密にして、杭を支持させることができる。
【００６７】
本発明の鋼管杭１Ａ〜１Ｇ等の鋼管本体部分を製作方法の一例としては、１本の鋼管杭のテーパー部を、冷間曲げ成形により形成するように製作してもよい。また、冷間プレス成型によりテーパー部を形成するように製作してもよい。あるいは帯状鋼板を扇状にしてその扇状の突起付き鋼板を冷間曲げによりテーパー状に加工して両側縁部を溶接により接合する。そして、その外径部が接続すべき鋼管とほぼ同じ外径のテーパー状の短管を製作し、そのテーパー状の短管の上端部を、１本の鋼管のテーパー部に溶接により固定して鋼管杭本体を製作してもよい。また、１本の鋼管のテーパー部を、塑性加工して、テーパー部を有する鋼管杭本体を製作してもよい。このような各種の形態のテーパー部に掘削ビットを備えたホルダーを固定すると共に突起を溶接等により設けるようにして、先端テーパー部突起付きの鋼管杭等を製作するようにすればよい。片面突起付き帯状鋼板を、扇状の突起付き鋼板とし、テーパー状の短管を製作し、そのテーパー状の短管の上端部を、１本の鋼管のテーパー部に溶接により固定することで、先端テーパー部突起付きの鋼管杭等を製作するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６８】
Ａ１  掘削方向Ｃ  中心軸線
Ｃ２  突起の延在方向の中心軸線
Ｄ１  定径部の外形寸法
Ｄ２  前端の外形寸法
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ  鋼管杭
２  外周面
３  内周面
４  テーパー部（先端部）
４ａ  先端（前端）
５，５ｂ  尖り部
６  掘削ビット
８  支持層
９  定径部
１５  地盤
１６ａ〜１６ｅ，１６ｇ  突起
１６ｅ  突起の下端
【図１Ａ】
2012005197.tif 000003
【図１Ｂ】
2012005197.tif 000004
【図１Ｃ】
2012005197.tif 000005
【図１Ｄ】
2012005197.tif 000006
【図２Ａ】
2012005197.tif 000007
【図２Ｂ】
2012005197.tif 000008
【図３Ａ】
2012005197.tif 000009
【図３Ｂ】
2012005197.tif 000010
【図３Ｃ】
2012005197.tif 000011
【図３Ｄ】
2012005197.tif 000012
【図４Ａ】
2012005197.tif 000013
【図４Ｂ】
2012005197.tif 000014
【図５】
2012005197.tif 000015
【図６Ａ】
2012005197.tif 000016
【図６Ｂ】
2012005197.tif 000017
【図６Ｃ】
2012005197.tif 000018
【図６Ｄ】
2012005197.tif 000019
【図７Ａ】
2012005197.tif 000020
【図７Ｂ】
2012005197.tif 000021
【図８Ａ】
2012005197.tif 000022
【図８Ｂ】
2012005197.tif 000023
【図９】
2012005197.tif 000024
【図１０】
2012005197.tif 000025
【図１１】
2012005197.tif 000026
【図１２】
2012005197.tif 000027
【図１３Ａ】
2012005197.tif 000028
【図１３Ｂ】
2012005197.tif 000029
【図１４】
2012005197.tif 000030
【図１５】
2012005197.tif 000031
【図１６】
2012005197.tif 000032
【図１７】
2012005197.tif 000033
【図１８】
2012005197.tif 000034
【図１９】
2012005197.tif 000035
【図２０】
2012005197.tif 000036
【図２１Ａ】
2012005197.tif 000037
【図２１Ｂ】
2012005197.tif 000038
【図２２Ａ】
2012005197.tif 000039
【図２２Ｂ】
2012005197.tif 000040
【図２２Ｃ】
2012005197.tif 000041
【手続補正書】
【提出日】平成24年2月8日(2012.2.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削方向の前端が開口し、かつ、中空である鋼管杭であって、
外径寸法が一定である定径部と、前記前端に向かって内形寸法及び外形寸法が漸次小さくなる先端部とを備え；
前記先端部の外周面に、前記前端から後端に向かって一部または全体に延在し、かつ、前記先端部の半径方向外方に突出する突起が設けられ；
前記定径部の外形寸法に対する前記先端部の長さ方向の高さ寸法の比が、０．３〜５．５である；
ことを特徴とする鋼管杭。
【請求項２】
前記突起が、前記先端部の前記外周面の周方向に間隔をあけて複数設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の鋼管杭。
【請求項３】
前記突起の前記後端側が前記定径部及び前記先端部の回転方向の後方になるように、前記突起が傾斜している
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の鋼管杭。
【請求項４】
前記突起が前記先端部の中心軸線に対して周方向に傾斜して配置され、
前記中心軸線に直角な面と前記突起の延在方向の中心軸線とのなす角が、２０°〜７０°である
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の鋼管杭。
【請求項５】
前記突起が、前記定径部の外形寸法よりも、前記先端部の前記半径方向の内側に位置するように、前記突起の高さが規定されている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の鋼管杭。
【請求項６】
前記前端の周方向に間隔をあけて掘削ビットが複数設けられている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の鋼管杭。
【請求項７】
前記突起の下端が、前記掘削ビットの上面の直上に位置している
ことを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の鋼管杭。
【請求項８】
前記掘削ビットが、前記定径部の外形寸法よりも、前記先端部の前記半径方向の内側に配置されている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の鋼管杭。
【請求項９】
前記定径部の外径寸法に対する前記前端の外径寸法の比が、０．６０〜０．９５であることを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか一項に記載の鋼管杭。
【請求項１０】
前記先端部に、前記前端から突出し前記掘削方向に向かって尖った尖り部が設けられている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか一項に記載の鋼管杭。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０の何れか一項に記載の鋼管杭を用いた鋼管杭の施工方法であって、
前記鋼管杭に回転力および押込み力を付与する回転圧入工法によって地盤に圧入する際に、前記突起により前記地盤をせん断破壊しながら前記鋼管杭を圧入する
ことを特徴とする鋼管杭の施工方法。
【請求項１２】
硬質地盤を含む地盤に前記鋼管杭を回転圧入する
ことを特徴とする請求項１１に記載の鋼管杭の施工方法。
【請求項１３】
施工途中において、地中で前記鋼管杭を回転させながら、あるいは回転を加えずに、または、それらを組合せながら上下動させることで、前記鋼管杭内の土の高さを下げる
ことを特徴とする請求項１１に記載の鋼管杭の施工方法。
【請求項１４】
前記鋼管杭の前記先端部を支持層内において最終的に打止める際に、前記鋼管杭を逆回転して、前記突起により前記先端部の外周面付近の土を下方に押し込む
ことを特徴とする請求項１１に記載の鋼管杭の施工方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明は、上記課題を解決して係る目的を達成するために以下の手段を採用した。
すなわち、
（１）本発明の一態様に係る鋼管杭は、掘削方向の前端が開口し、かつ、中空である鋼管杭であって、外径寸法が一定である定径部と、前記前端に向かって内形寸法及び外形寸法が漸次小さくなる先端部とを備え；前記先端部の外周面に、前記前端から後端に向かって一部または全体に延在し、かつ、前記先端部の半径方向外方に突出する突起が設けられ；前記定径部の外形寸法に対する前記先端部の長さ方向の高さ寸法の比が、０．３〜５．５である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
（２）上記（１）に記載の鋼管杭は、前記突起が、前記先端部の前記外周面の周方向に間隔をあけて複数設けられていることが好ましい。
（３）上記（１）または（２）に記載の鋼管杭では、前記突起の前記後端側が前記定径部及び前記先端部の回転方向の後方になるように、前記突起が傾斜していることが好ましい。
（４）上記（１）乃至（３）の何れか一項に記載の鋼管杭では、前記突起が前記先端部の中心軸線に対して周方向に傾斜して配置され、前記中心軸線に直角な面と前記突起の延在方向の中心軸線とのなす角が、２０°〜７０°であることが好ましい。
（５）上記（１）乃至（４）の何れか一項に記載の鋼管杭では、前記突起が、前記定径部の外形寸法よりも、前記先端部の前記半径方向の内側に位置するように、前記突起の高さが規定されていることが好ましい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
（６）上記（１）乃至（５）の何れか一項に記載の鋼管杭では、前記前端の周方向に間隔をあけて掘削ビットが複数設けられていることが好ましい。
（７）上記（１）乃至（６）の何れか一項に記載の鋼管杭では、前記突起の下端が、前記掘削ビットの上面の直上に位置していることが好ましい。
（８）上記（１）乃至（７）の何れか一項に記載の鋼管杭では、前記掘削ビットが、前記定径部の外形寸法よりも、前記先端部の前記半径方向の内側に配置されていることが好ましい。
（９）上記（１）乃至（８）の何れか一項に記載の鋼管杭では、前記定径部の外径寸法に対する前記前端の外径寸法の比が、０．６０〜０．９５であることが好ましい。
（１０）上記（１）乃至（９）の何れか一項に記載の鋼管杭では、前記先端部に、前記前端から突出し前記掘削方向に向かって尖った尖り部が設けられていることが好ましい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
（１１）上記（１）乃至（１０）の何れか一項に記載の鋼管杭を用いた鋼管杭の施工方法であって、前記鋼管杭に回転力および押込み力を付与する回転圧入工法によって地盤に圧入する際に、前記突起により前記地盤をせん断破壊しながら前記鋼管杭を圧入することが好ましい。
（１２）上記（１１）に記載の鋼管杭の施工方法では、硬質地盤を含む地盤に前記鋼管杭を回転圧入することが好ましい。
（１３）上記（１１）に記載の鋼管杭の施工方法では、施工途中において、地中で前記鋼管杭を回転させながら、あるいは回転を加えずに、または、それらを組合せながら上下動させることで、前記鋼管杭内の土の高さを下げることが好ましい。
（１４）上記（１１）に記載の鋼管杭の施工方法では、前記鋼管杭の前記先端部を支持層内において最終的に打止める際に、前記鋼管杭を逆回転して、前記突起により前記先端部の外周面付近の土を下方に押し込むことが好ましい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
上記（１）に記載の鋼管杭によれば、内形寸法及び外形寸法が漸次小さくなるテーパー状の先端部に、単に、突起を設けるだけの簡単な構成で、突起により杭を地中に施工する時において、先端部の摩耗及び変形を抑制することができる。
また、鋼管杭の施工時における施工荷重を低減することが可能になり、施工機械の能力を抑えることができる。場合によっては、施工機械の小型化が可能になる施工コストの安価な鋼管杭とすることができる等の効果が得られる。
また、先端部がテーパー状であるため、本鋼管杭は、内周面の摩擦による抵抗を軽減して施工性の向上を図ることができる。また、テーパー状の先端部により、杭の底面の投影面積が増加し、地盤に対して抵抗するため、容易に高い支持力を得ることができる。また、拘束圧が高い、支持層が深い、あるいは、岩盤層が硬いなどの地盤では、テーパー状の先端部（底面投影面積の部分）で高い圧縮荷重を負担できるため、通常のストレートな開口を有する鋼管杭（定径部のみを有する鋼管杭）よりも高い支持力を発揮することができる。
通常、打ち込み杭などで、杭の前端での支持力を発揮させるために、杭の前端を閉塞させる必要がある。例えば、先端が開口している打ち込み杭の場合、杭先端を閉塞させるためには、支持層に杭を一定以上貫入させる必要がある。しかしながら、本鋼管杭は、テーパー状の先端部を有しているので、杭の前端の支持力を高めることができる。この結果、杭の前端での支持力の発現のために杭の前端面を閉塞させる必要はなく、小さい貫入量でも、支持力の獲得が可能であり、また施工時間の短縮などが可能である等の効果が得られる。
更に、定径部の外形寸法に対する前記先端部の長さ方向の高さ寸法の比が０．３〜５．５であるので、軟弱地盤においては、ストレートな鋼管杭（定径部のみの鋼管杭）に比べて、鋼管杭の内周面の摩擦による抵抗を軽減して施工性の向上を図ることができる。さらには、支持層においては、少ない貫入量で高い支持力を発揮することができる効果が得られる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
上記（９）に記載の鋼管杭によれば、定径部の外径寸法に対する前端の外径寸法の比、すなわち、鋼管杭の縮径率が、０．６０〜０．９５の範囲であるので、ストレートな鋼管杭を施工する場合に比べて、回転圧入施工機におけるカウンタウェイトを少なくすることができる。また、杭施工機械の小型化を図ることができると共に中間層における施工性の向上を図ることができる。さらには、支持層における貫入量の低減を図りながら支持力の増大を図ることが可能な鋼管杭とすることができる効果が得られる。
上記（１０）に記載の鋼管杭によれば、先端部に、前端から突出し掘削方向に向かって尖った尖り部を設けたので、地盤を掘削しながら効率よく施工することが可能な鋼管杭とすることができる効果が得られる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
上記（１１）に記載の鋼管杭の施工方法によれば、上記（１）〜（１０）のテーパー状の先端部を有する鋼管杭を、鋼管杭に回転力および押込み力を付与する回転圧入工法によって地盤に圧入するので、施工コストを低減して施工することができる。また、ストレートな鋼管杭（定径部のみの鋼管杭）に比べて、支持層に対する貫入量が少なくても、高い支持力を有する基礎杭を施工性よく、低コストで施工することができる効果が得られる。さらには、例えば掘削ビットを有する鋼管杭を用いることにより、より効率良く鋼管杭を施工することができる。
上記（１２）に記載の鋼管杭の施工方法によれば、上記（１）〜（１０）のテーパー状の先端部を有する鋼管杭を、硬質地盤を含む地盤に回転圧入するので、硬質地盤を含む地盤であっても、低コストで施工することができる。また、硬質地盤の支持層に貫入させる場合には、ストレートな杭に比べて、支持層に対する貫入量が少なくても、高い支持力を有する基礎杭を施工することができる等の効果が得られる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
上記（１３）に記載の鋼管杭の施工方法によれば、施工途中において、地中で鋼管杭を上下動させることで、鋼管杭内の土の高さを下げるようしたので、鋼管の内周面の摩擦を低減しながら効率よく施工することができる等の効果が得られる。
上記（１４）に記載の鋼管杭の施工方法によれば、鋼管杭の先端部を支持層内において最終的に打止める際に、鋼管杭を逆回転して、突起によりテーパー状外周面付近の土（砕石等を含むずり）を下方に押し込む。これにより、突起により、テーパー状の先端部の外周面付近の土を下方に押し込んで、杭下面側の支持層を密にして、鋼管杭を支持させることができる等の効果が得られる。
【国際調査報告】
2012005197.tif 000042
2012005197.tif 000043
2012005197.tif 000044
2012005197.tif 000045